Modellbasiertes Design von Brennstoffzellen und Brennstoffzellensystemen: PEMDesign

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Ziel des Projektes

In dem Forschungsnetzwerk sollen mathematische Methoden entwickelt und angewendet werden, um eine computerbasierte Auslegung von PEM-Brennstoffzellen, Stacks und Systemen zu ermöglichen. Wir unterscheiden vier Skalen: Feinstruktur-, Zell-, Stack- und Systemskala. Der Fokus der Arbeiten soll vor allem auf der Vernetzung der Skalen liegen. Durch Homogenisierung, bzw. Mittelung erhält man den Zusammenhang zwischen effektiven Modellparametern und detaillierten Modellen auf feineren Skalen. Andererseits kann man auch von Modellen mit voller Komplexität starten um durch Modellreduktion auf eingebettete, vereinfachte Beschreibungen zu schließen. Durch einen integralen Modellansatz, der hierarchisch sowohl die Systemperipherie als auch den Brennstoffzellenstack bis hin zu den einzelnen Komponenten der Brennstoffzelle berücksichtigt, kann ein optimales Design schneller als durch Versuch und Irrtum gefunden werden. Im Projekt PEMDesign sollen grundlegende mathematische Forschungsarbeiten von in ihren Bereichen führenden deutschen Forschergruppen geleistet werden. Dabei handelt es sich um die Feinstruktursimulation und Homogenisierung in porösen Materialien, die Modellierung auf der Zell- und Stackskala mit adaptiven Simulationsverfahren, die Skalenanalyse, die Entwicklung eines Elektrodenmodells und die Modellreduktion für die dynamische Systemsimulation.

Laufzeit: 1.4.2005 bis 31.8.2008

Projektbeteiligte

• Universität Freiburg  
  

  • Prof. Dr. Mario Ohlberger (Ansprechpartner)
     
  • Dr. Bernard Haasdonk (Mitarbeiter)
     
  • Robert Klöfkorn (Mitarbeiter)
    

• Universität Karlsruhe  
  

  • Prof. Dr.-Ing. Ellen Ivers-Tiffee (Ansprechpartner)
     
  • Dr. Patrick König (Mitarbeiter)
    

• Universität Karlsruhe  
  

  • Prof. Dr.-Ing. Ellen Ivers-Tiffee (Ansprechpartner)
     
  • Dr. Patrick König (Mitarbeiter)
    

• Züricher Hochschule Winterthur

  • Dr. Jürgen Schumacher (Ansprechpartner)
     

• Firmen / Wissenschaftliche Institutionen

  • Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE)
     
    
  • Dr. Christoph Ziegler (Projektleiter)
   
  • Dr. Matthias Vetter (Mitarbeiter)
   
  • Simon Philipps (Mitarbeiter)
   
  • Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer Systeme, Magdeburg
     
    
  • Dr. Michael Mangold (Ansprechpartner)
   
  • Markus Grötsch (Mitarbeiter)
     
  • Fraunhofer Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik, Kaiserslautern
     
    
  • Dr. Konrad Steiner (Ansprechpartner)
    
   
  • Dr. Jürgen Becker (Mitarbeiter)
   
   
  

Statustreffen im Projekt

• Kickoff-Treffen, 21.06.2005 in Freiburg
   
• Statustreffen, 07.10.2005 in Kaiserslautern
   
• Statusseminar, 01./02.12.2005 in Stuttgart
   
• Statustreffen, 23.03.2006 in Freiburg
   
• Statustreffen, 27.07.2006 in Karlsruhe
   
• Statustreffen, 03.11.2006 in Magdeburg
   
• Statustreffen, 12./13.03.2007 in Berlin
   
  

weiterführende Informationen

• Offizielle Projektseite PEMDesign
   
• Projektseite des BMBF